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阅读 6987 次 历史版本 2个 创建者:和sky做邻居 (2011/5/23 11:52:07)  最新编辑:和sky做邻居 (2012/1/31 11:14:30)
类星体
拼音:lèixīngtǐ (Leixingti)
英文:Quasi Stellar Object,quasar
同义词条:Quasi Stellar Object,quasar,似星体,类星射电源,魁霎
类星体
        类星体
 
  类星体(Quasi Stellar Object,或者quasar)又称为似星体、魁霎或类星射电源。它与脉冲星微波背景辐射星际有机分子一道是20世纪60年代天文学的“四大发现”之一。这种天体在一般光学观测中只是一个光点,类似恒星。然而在分光观测中,它的谱线具有很大的红移,又不像恒星,因此称它为类星体。星体的直径只有普通星系的十万分之一到百万分之一,还不到1光年,体积类似太阳,而它们自身的能量比一般星系能量大上千倍,是20万个太阳的能量总和。
 
 

类星体的发现简史

 
哈勃的类星体
         哈勃拍摄的类星体
  20世纪50年代,天文学家用射电望远镜进行观测时,发现宇宙中存在着大量的射电源,即发出很强的无线电波的天体。但是,用光学望远镜观测时,有不少射电源却找不到相对应的光学可见天体。1960年,美国天文学家马修斯和桑德奇利用口径5米的巨型望远镜,发现一个编号为“3C48”的射电源对应于一颗16等的暗星,其紫外辐射很强,光谱中有一些“莫名其妙”的发射线。两年后,在澳大利亚有人发现另一射电源“3C273”也对应于一颗暗星。1963年,旅美荷兰天文学家施密特拍摄了这颗恒星状天体的光谱,发现其中有4条谱线相互之间的关系很像是元素光谱中的4条谱线。这一发现启发了马修斯等人,他们重新研究了“3C48”的光谱,证实那些“莫名其妙”的谱线原来也都是由熟悉的元素产生的,只是这一天体具有0.367的红移量。人们经过分析研究,判定它们不是银河系内的恒星,而是河外天体。

  对于这种类似恒星而并非恒星的大体,人们称它们为“类星射电源”。以后,通过光学观测又发现了一些在照相底片上具有类似恒星的点状像,在它们的光谱中,发射线也有很大红移,但不发出射电波,称之为“蓝星体”。蓝星体与类星射电源统称为“类星体”。类星体的发现进一步证明了宇宙间物质的多样性,为研究银河系外天体的形成和演化规律提供了新的观测对象。根据它们在照相底片上呈现出类似恒星的点光源像,天文学家推算其尺度大小不到1光年,或只及银河系大小的万分之一,甚至更小。

类星体的基本特征

 
距离我们90亿光年的类星体
距离我们90亿光年的类星体
  类星体有类似恒星的像,极少数有微弱的星云状包层和喷流。但每个类星体均有又强又宽的发射线和较宽的红移现象。另外有较强的紫外辐射,所以多数类星体的颜色都显得很蓝。类星体均有吸收谱线,只不过吸收线很窄,不像发射线只有一种红移值,它有多组吸收线的红移值。原因是遥远的类星体是在我们的距离中间插入不同物质造成的。

  类星体还存在强射电源,部分发射强X射线,是强X射线源。它的光度有周期的变化规律。往往这些光变周期可以从几小时到几十年。

  如果说类星体的红移的确是由于类星体的运动引起的,知道距离,又测得视星等,就可以求得它的光度比。而类星体又是恒星状的,且有以年甚至小时计的光变现象,这意味着类星体的致密部分的大小只有若干光年甚至光时,这么小的范围可发出比整个银河系还要高上万倍的辐射能量,这不能不成为宇宙中最令人惊叹的事情了。

  近年来还测得几个类星体有分裂运动,由分裂角度和利用哈勃定律求出的距离可求出分裂速度大大地超过了光速。现在人们大都相信光速是不可超过的,如何去认识这一观测现象引起了人们很大的兴趣。如果类星体果真距离我们如此遥远,其光线到达我们要经历很长很长的历程,在这其间必将带来宇宙间许多其他信息,这些信息也是人们感兴趣的课题。

  目前,天文学界对类星体巨大的红移现象、能源机制等许多问题,存在着争论,要想彻底搞清类星体的真实面目,尚需时日。

类星体的命名


  类星体的命名统一在前面冠以类星体的英文缩写QSO,然后加上类星体在天球上的位置坐标。例如:类星体3C48,位于赤经13h35m, 赤纬+33度,于是命名为QSO01335+33。

关于类星体的研究


  在类星体发现后的二十余年时间里,人们众说纷纭,陆续提出了各种模型,试图解释类星体的能源疑难。比较有代表性的有以下几种:
类星体星系照片
        类星体星系照片

  黑洞假说:类星体的中心是一个巨大的黑洞,它不断地吞噬周围的物质,并且辐射出能量。

  白洞假说:与黑洞一样,白洞同样是广义相对论预言的一类天体。与黑洞不断吞噬物质相反,白洞源源不断的辐射出能量和物质。

  反物质假说:认为类星体的能量来源于宇宙中的正反物质的湮灭。

  巨型脉冲星假说:认为类星体是巨型的脉冲星,磁力线的扭结造成能量的喷发。

  近距离天体假说:认为类星体并非处于遥远的宇宙边缘,而是在银河系边缘高速向外运动的天体,其巨大的红移是由和地球相对运动的多普勒效应引起的。

  超新星连环爆炸假说:认为在起初宇宙的恒星都是些大质量的短寿类型,所以超新星现象很常见,而在星系核部的恒星密度极大,所以在极小的空间内经常性地有超新星爆炸。

  恒星碰撞爆炸:认为起初宇宙较小时代,星系核的密度极大,所以常发生恒星碰撞爆炸。

  对类星体的进一步观测发现了一些新的现象,例如光谱中不同元素的谱线红移值并不相同,发射线和吸收线的红移值也不尽相同。

  在一些类星体中发现了超光速运动的现象。例如1972年,美国天文学家发现类星体3C120的膨胀速度达到了4倍光速。还有人发现类星体3C273 中两团物质的分离速度达到了9倍光速。而类星体3C279(QSO1254-06)内物质的运动速度达到光速的19倍。人们起初认为这对相对论提出了巨大的挑战。最近的研究表明,这些超光速运动现象只是“视超光速”想象,起因于类星体发出的与观测者视线方向夹角很小的亚光速喷流,实际上并没有超过光速。

活动星系核模型

 
由一个类星体星系造成的特殊十字型引力透镜现象
由一个类星体星系造成的
特殊十字型引力透镜现象
  20世纪90年代中期,随着观测技术的提高,类星体的谜团开始逐渐被揭开。其中一个重要的成果是观测到了类星体的宿主星系,并且测出了它们的红移值。由于类星体的光芒过于明亮,掩盖了宿主星系相对暗淡的光线,所以宿主星系之前并没有引起人们的注意。直到在望远镜上安装了类似观测太阳大气用的日冕仪一样的仪器,遮挡住类星体明亮的光,才观测到了它们所处的宿主星系。

  越来越多的证据显示,类星体实际是一类活动星系核(AGN)。而在同一时期,赛弗特星系蝎虎BL天体也被证实为是活动星系核,一种试图统一射电星系、类星体、赛弗特星系和蝎虎BL天体的活动星系核模型逐渐受到普遍认可。

  这个模型认为,在星系的核心位置有一个超大质量黑洞,在黑洞的强大引力作用下,附近的尘埃、气体以及一部分恒星物质围绕在黑洞周围,形成了一个高速旋转的巨大的吸积盘。在吸积盘内侧靠近黑洞视界的地方,物质掉入黑洞里,伴随着巨大的能量辐射,形成了物质喷流。而强大的磁场又约束着这些物质喷流,使它们只能够沿着磁轴的方向,通常是与吸积盘平面相垂直的方向高速喷出。如果这些喷流刚好对着观察者,就观测到了类星体,如果观察者观测活动星系核的视角有所不同,活动星系核则分别表现为射电星系、赛弗特星系和蝎虎BL天体。这样一来,类星体的能量疑难初步得到解决。

  类星体与一般的那些“平静”的星系核不同之处在于,类星体是年轻的、活跃的星系核。由类星体具有较大的红移值,距离很遥远这一事实可以推想,我们所看到的类星体实际上是它们许多年以前的样子,而类星体本身很可能是星系演化早期普遍经历的一个阶段。随着星系核心附近“燃料”逐渐耗尽,类星体将会演化成普通的旋涡星系椭圆星系
 

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